碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子-粒子(MCNP)联合输运程序，对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明，同种尺寸的BGO探测器比NaI(TI)探测器的探测效率大；在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗，而NaI(T1)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示，长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时，二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性，这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

能谱探测效率影响的模拟计算

用蒙特卡罗方法模拟计算了闪烁晶体的长度以及源到探测器之间的距离对能谱探测效率的影响，避免了实际测量时的盲目摸索。模拟结果表明：光电峰效率与闪烁晶体的长度有关，但对源到探测器的距离变化不敏感。     

γ能谱Compton抑制的MCNP模拟

用Monte Carlo程序(MCNP)模拟主探头外包NaI(Tl)晶体构成阱型反Compton谱仪的输出谱. 通过调整FU卡参数, 实现对外探测器中脉冲高度的筛选, 给出反Compton抑制谱和Compton电子谱, 验证MCNP的FU卡在反符合测量中的使用方法, 并分析外探测器厚度对反Compton谱的影响.     

γ能谱Compton抑制的MCNP模拟

用Monte Carlo程序(MCNP)模拟主探头外包NaI(Tl)晶体构成阱型反Compton谱仪的输出谱. 通过调整FU卡参数, 实现对外探测器中脉冲高度的筛选, 给出反Compton抑制谱和Compton电子谱, 验证MCNP的FU卡在反符合测量中的使用方法, 并分析外探测器厚度对反Compton谱的影响.     

NaI(Tl)探测γ能谱的MCNP模拟

利用光子和电子联合输运MCNP程序的电子脉冲计数类型的能峰展宽模拟计算NaI(Tl)探测器的γ能谱, 与实验结果符合较好. 利用能峰展宽参数计算不同能量γ射线的峰总比, 结果与实验值相符, 验证该计算方法可用于NaI(Tl)探测γ能谱的模拟. 对不同能区γ射线的能谱进行模拟, 并分析了能谱的形成过程.      

BaF_2、BGO、NaI、CsI复合晶体探测器高空γ本底水平

把4个直径5cm的复合晶体探测器(NaI/BaF_2,NaI/BGO,NaI/CsI和NaI/NaI)用气球载至36km高空,观测了它们的本底水平。无论是在符合或反符合状态工作,4个复合晶体探测器主晶体的积分计数率基本一致。NaI/BGO探测器的计数率微分谱低于NaI/CsI和NaI/NaI探测器的相应值;NaI/BaF_2探测器的符合计数率微分谱低于NaI/CsI和NaI/NaI,而反符合计数率微分谱不高于NaI/CsI和NaI/NaI的相应值。     

活性分析中子源慢化装置本底的测量

HPGe探测器的能量分辨率高,对于一般物质的测量,可测其特征伽玛射线分支多达几十个到上百个,在测量的能谱中不但有全能峰、逃逸峰,还有康普顿平台和轫致辐射。一般情况下,天然放射性元素在自然界中的含量较低,使用NaI(Tl)能量分辨率较低的探测器测出的谱线不能很好的给出本底中微量元素的含量,甚至还会影响其它峰,不能给出精确的分析结果。在使用高纯锗（Ge）探测器进行本底测量中,各种元素所对应的峰很清楚分辨出来,对天然放射性元素的含量以及中子瞬发活化伽玛射线能够给出详细的结果。 本实验用的HPGe探测器是ORTEC公司…     

NaI(Tl)闪烁探测器单能γ谱的Compton坪台

利用Compton散射截面Klein Nishina公式和Monte\|Carlo粒子输运(MCNP)程序研究NaI(Tl)闪烁探测器单能γ能谱的Compton坪台. 通过考虑光子在探头闪烁晶体中的次级效应及探测器的能谱展宽等因素, MCNP程序模拟所得NaI(Tl)探测器单能γ能谱的Compton坪台与实验能谱符合较好, 并解释了理论曲线与实验曲线存在差异的原因.     

航空γ能谱全谱数据的高斯分解方法

137Cs等人工放射性核素的活度浓度是核应急环境电离辐射水平评价中的重要数据。为了提取NaI(Tl)航空γ能谱仪(GR-820)实测全谱数据的137Cs信息,采用高斯最小二乘拟合算法对实验谱线的低能重叠峰进行了单高斯和双高斯峰的拟合方法研究。对铀源、钍源和铯源实验数据用单高斯拟合的最大相对误差小于±15%,对铀和铯混合源的双高斯峰拟合峰面积的平均误差为21.84%。对3个重叠峰以上的高斯拟合方法仍需进一步深入研究。     

"Marinelli Beaker"型气体源γ射线的探测效率研究

针对放射性惰性气体在“Marinelli Beaker”（简称MB）容器中,用NaI（TI）闪烁探测器测量γ射线,采用蒙特卡洛计算方法计算NaI（TI）晶体对^85Krγ射线的探测效率并与标准源实验刻度探测效率进行比较．应用Matlah软件对不同体积的MB容器的理论计算和实验刻度数据分别用最小二乘法进行拟合并比较．比较结果显示,理论计算值和实验数据在误差范围内是一致的。     

基于卷积模型的核信号仿真

NaI(Tl)探测器因具有探测效率高和成本低等优点,常被用于核辐射能谱测量和核辐射监管等领域．由于实验条件等的限制,研究人员往往较难获取理想的实验核信号,虽然可以借助探测器的仿真信号来实现研究目的,但是常规的探测器单指数或双指数模型和实际采集到的核信号模型存在一定的差异,需要一种更为精准的数学模型对探测器输出信号进行描述．我们通过对探测器信号形成过程分析,将探测器视为线性时不变系统,探测器各个部分响应的总卷积即为输出的核信号模型．本文建立的探测器输出信号卷积模型,结合实测伽玛源的幅度分布规律和相邻脉冲时间间隔分布规律,可以提供更精确的NaI(Tl)探测器输出信号,以便用于伽玛能谱测量算法研究;通过调节脉冲间隔时间大小,可以仿真不同计数下探测器输出信号的堆积情形,以便用于堆积信号还原算法研究．经过与伽玛辐射源的对比测试,该仿真信号与真实探测器输出信号一致,既避免了研究人员接触放射源,提高辐射防护安全性,又为开展数字化核信号处理算法研究及能谱算法研究提供了极大的便利性．     

基于Geant4的联合模型神经网络法解析γ能谱

利用Geant4模拟软件及MATLAB计算软件,开展多人工神经网络模型定量分析低计数率核素的研究,分析了包含五个不同类型网络的BP神经网络模型对国控环境监测站NaI(Tl)探测器模拟能谱的识别能力。实验结果表明:多网络模型的使用有利于提高低计数核素的识别准确度,能够有效识别未知核素的存在与否。     

源尺寸对野外γ能谱仪刻度影响

利用蒙特卡罗方法,研究了不同尺寸的标准源对NaI(Tl)野外γ能谱仪刻度的影响。结果表明特征能区的计数随源的半径增加而增加,并且其的变化趋势跟光子注量的变化趋势一致。根据模拟能谱特征能区的计数与光子注量的比较,得到当标准源的半径为8 m,厚度为0.6 m时,γ能谱特征能区的计数与无穷大时的情况相差在15%以内。     

采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的性能研究

通过实验对采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的性能进行了研究,得到的实验结果是:(1)能量响应:对Am-241(59.5 keV)的γ射线能量分辨率为19%;(2)位置线性:绝对非线性1 mm,微分非线性0.67 mm;(3)空间分辨率:半高宽为2.2 mm.得出的结论是:(1)采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的压缩效应较小;(2)由于晶针单元限制了光子的分布,所以采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的空间分辨率基本上由晶针的尺寸大小决定;(3)与平板式NaI(Tl)晶体小型单管γ相机相比,采用NaI(Tl)晶针阵列的小型单管γ相机的能量响应、位置响应和空间分辨率等性能都有一个较大的提高.     

原位定向γ能谱测量方法研究

在铀矿床上进行原位定向γ能谱测量时,复杂几何条件下的非定向γ射线会干扰测量结果。为减小上述影响,提出一种定向比例系数法,分别进行了模拟测量和实际测量比对,验证分析测量方法。首先,通过MCNP5程序模拟计算获得铅屏蔽层的定向比例系数和最佳厚度。然后,在NaI探测器的四周包裹铅对标准铀矿模型进行测量。最后,将测量结果与模拟值进行对比。结果表明：采用定向比例系数法进行铀矿原位定向γ能谱测量能有效能减少非定向γ射线对测量结果带来的干扰,可进一步提高铀矿原位γ能谱测量的精度。